"Nasci para consagrar-me às letras e às ciências ", o imperador comentou em seu diário pessoal em 1862.[151][152] Ele sempre teve prazer em ler e encontrou nos livros um refúgio para a sua posição.[153][154] Sua habilidade para relembrar trechos que havia lido no passado era notável.[155][156] Os interesses de Pedro II eram diversos, e incluíam antropologia, geografia, geologia, medicina, Direito, estudos religiosos, filosofia, pintura, escultura, teatro, música, química, poesia e tecnologia.[157][158] No final de seu reinado, havia três livrarias em São Cristóvão contendo mais de 60.000 livros.[159]
Sua paixão por linguística o levou por toda a vida a estudar novas línguas, e ele era capaz de falar e escrever não somente em português, mas também em latim, francês, alemão, inglês, italiano, espanhol, grego, árabe, hebraico, sânscrito, chinês, provençal e tupi.[160][161][162][163][164] Tornou-se o primeiro brasileiro fotógrafo quando adquiriu uma câmera de daguerreótipo em março de 1840.[165][166] Criou um laboratório fotográfico em São Cristóvão e outro de química e física. Ele também construiu um observatório astronômico no paço.[155]
A erudição do imperador surpreendeu Friedrich Nietzsche quando ambos se conheceram.[126][167][168] Victor Hugo falou dele: "Senhor, és um grande cidadão, és o neto de Marco Aurélio",[169][170] e Alexandre Herculano o chamou de um "príncipe cuja opinião geral o considera como o primeiro de sua era graças à sua mente dotada, e devido à sua constante aplicação desse dom para as ciências e cultura."[151] Tornou-se membro da Royal Society,[171] da Academia de Ciências da Rússia,[172] das Reais Academias de Ciências e Artes da Bélgica[173] e da Sociedade Geográfica Americana.[174] Em 1875 foi eleito membro da Académie des Sciences francesa, uma honra dada anteriormente a somente dois outros chefes de estado: Pedro, o Grande e Napoleão Bonaparte.[170][175] Pedro II trocou cartas com cientistas, filósofos, músicos e outros intelectuais. Muitos de seus correspondentes se tornaram seus amigos, incluindo Richard Wagner,[176] Louis Pasteur,[177] Louis Agassiz, John Greenleaf Whittier, Michel Eugène Chevreul, Alexander Graham Bell,[178] Henry Wadsworth Longfellow,[179] Arthur de Gobineau,[180] Frédéric Mistral,[181] Alessandro Manzoni,[182] Alexandre Herculano,[183] Camilo Castelo Branco[184] e James Cooley Fletcher.[185]
Pedro II cedo percebeu que tinha a oportunidade para utilizar seu conhecimento que havia acumulado em uso prático para o benefício do Brasil.[186] O imperador considerava a educação como de importância nacional e era ele mesmo um exemplo do valor do aprendizado.[187] Ele comentou: "Se não fosse imperador, gostaria de ser um professor. Não conheço tarefa mais nobre do que direcionar as jovens mentes e preparar os homens de amanhã."[188] A educação também colaborou no seu objetivo de criar um sentimento de identidade nacional brasileira.[189] Seu reino viu a criação do Instituto Histórico e Geográfico Brasileiro para promover pesquisa e preservação nas ciências históricas, geográficas, culturais e sociais.[189] A Imperial Academia de Música e Ópera Nacional[190] e o Colégio Pedro II também foram fundados, o último servindo como modelo para escolas por todo o Brasil.[191] A Imperial Escola de Belas Artes, estabelecida por seu pai, recebeu maior apoio e fortalecimento.[192] Utilizando sua lista civil, Pedro II providenciou bolsas de estudo para brasileiros frequentarem universidades, escolas de arte e consevatórios musicais na Europa.[193][194] Ele também financiou a criação do Instituto Pasteur, assim como a casa de ópera Bayreuth Festspielhaus de Wagner, além de outros projetos semelhantes.[195] Seus esforços foram reconhecidos tanto em casa quanto no exterior.
Charles Darwin falou dele: "O imperador faz tanto pela ciência, que todo sábio é obrigado a demonstrar a ele o mais completo respeito".[126][196]
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